Descoberta a origem das Auroras Boreais

Por Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/07/2008

[Imagem: NASA]

Utilizando os cinco satélites da missão THEMIS e mais uma rede de 20 observatórios terrestres, localizados ao longo do Canadá e do Alaska, os cientistas finalmente desvendaram o mistério do magnífico espetáculo das Auroras Boreais.

Origem das Auroras Boreais

Sua origem está em explosões de energia magnética que ocorrem a um terço da distância entre a Terra e a Lua, explosões estas que alimentam "subtempestades" que causam brilhos repentinos e rápidos movimentos da Aurora Boreal, também conhecidas como Luzes do Norte (Ártico) e Luzes do Sul (Antártica).

O elemento fundamental do fenômeno é um processo chamado reconexão magnética, um processo bastante comum e que ocorre por todo o Universo quando linhas de campos magnéticos sob pressão assumem repentinamente um novo formato, tal como uma borracha que tenha sido esticada além do seu ponto de ruptura.

"Nós descobrimos o que faz as Luzes do Norte dançarem," disse o professor Vassilis Angelopoulos, da Universidade da Califórnia, e coordenador dos estudos.

Efeitos das tempestades espaciais

A descoberta tem grande interesse para a indústria de telecomunicações e de distribuição de energia elétrica. As subtempestades freqüentemente acompanham intensas tempestades espaciais que podem interromper as comunicações de rádio e os sinais de GPS, além de causar quedas no fornecimento de energia.

Agora que resolveram o mistério de onde, quando e como as subtempestades ocorrem, os pesquisadores poderão construir modelos mais realísticos e prever a intensidade e os efeitos de cada subtempestade.

Satélites sincronizados

Lançados em Fevereiro de 2007, os cinco satélites idênticos da missão Themis (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) alinham-se uma vez a cada quatro dias ao longo da linha do Equador e fazem observações sincronizadas com os 20 observatórios terrestres.

Cada estação terrestre utiliza um magnetômetro e uma câmera apontada para cima para determinar onde e quando uma subtempestade boreal vai começar. Os instrumentos medem a luz das auroras por meio de partículas fluindo ao longo do campo magnético da Terra e das correntes elétricas que essas partículas geram.

Durante cada alinhamento, os satélites capturam dados que permitem aos cientistas apontar com precisão onde, quando e como as subtempestades medidas pelo observatórios terrestres se desenvolveram no espaço.

Bibliografia:

Tail Reconnection Triggering Substorm Onset
Vassilis Angelopoulos et alli
Science
July 2008
Vol.: Published Online
DOI: 10.1126/science.1160495

Serão ETs? Detectados sinais misteriosos do espaço

Por Inovação Tecnológica

Com informações da New Scientist - 02/04/2015

[Imagem: Hippke/Domainko/Learned/New Scientist]

Rajadas rápidas de rádio

No filme Contato, baseado no livro de Carl Sagan, quando astrônomos do projeto SETI recebem sinais de rádio vindos das proximidades da estrela Vega, em um instante eles estão cercados de militares e repórteres, provocando uma comoção mundial.

A realidade é bem menos cinematográfica, mas os astrônomos e astrofísicos estão igualmente às voltas com uma série de sinais de rádio para os quais até agora não há nenhuma explicação.

Os radiotelescópios têm captado as chamadas RRRs - "rajadas rápidas de rádio" (ou FRB: fast radio bursts) - desde 2001.

Já são 10 até agora, mas as coisas ficaram mais emocionantes em 2014, quando o Telescópio Parkes, na Austrália, captou a primeira RRR "ao vivo" - todas as demais foram identificadas quando os dados gravados eram analisados.

E a "coisa" é espantosamente forte: embora dure apenas alguns milissegundos, cada RRR tem praticamente a mesma energia que o Sol libera durante um mês.

Precisão matemática

Ninguém sabe o que causa essas rajadas - menos ainda se são mensagens alienígenas.

O mais interessante, contudo, é que todas as RRRs ajustam-se a um padrão que não bate com nada do que sabemos hoje sobre a física cósmica.

E não é só isso: uma nova análise acaba de revelar que todas as rajadas de rádio detectadas até agora têm medidas de dispersão que são múltiplas de um único número: 187,5.

Segundo Michael Hippke e seus colegas, há duas explicações prováveis para esse alinhamento caprichoso.

Os bilhões de planetas que agora se reconhece existirem apenas em nossa galáxia estão ajudando os cientistas a tomarem coragem para falar abertamente sobre os extraterrestres: alguns já afirmam que vamos encontrar vida no espaço neste século. [Imagem: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech]

A primeira seria a existência de cinco fontes para as rajadas, todas de distâncias regularmente espaçadas da Terra, a bilhões de anos-luz de distância.

A outra, que eles consideram mais provável, é que as RRRs vêm de algum lugar muito mais perto de nós, de um grupo de objetos dentro da Via Láctea que emitiriam ondas de rádio, primeiro de alta frequência e, logo a seguir, de baixa frequência, com um retardo que é um múltiplo exato de 187,5.

Humana ou alienígena

Contudo, onde quer que a fonte, ou as fontes das emissões, estejam localizadas, falta descobrir o que gera as emissões.

Uma das possibilidades é a existência de corpos celestes ainda desconhecidos que tenham emissões com essas características - os pulsares emitem rajadas de ondas de rádio, mas não com a intensidade das RRRs e nem com um arranjo tão preciso.

Outra possibilidade seria um satélite espião ainda não descoberto emitindo pulsos extremamente intensos, com uma precisão caprichosa, por razões igualmente ainda não imaginadas.

Mas os três pesquisadores concluem seu estudo com uma terceira possibilidade: se nenhuma explicação natural for confirmada, "uma fonte artificial (humana ou não-humana) deve ser considerada".

Bibliografia:

Discrete steps in dispersion measures of Fast Radio Bursts
Michael Hippke, Wilfried F. Domainko, John G. Learned
http://arxiv.org/abs/1503.05245

Formigas biônicas testam conceitos para fábrica do futuro

Por Inovação Tecnológica

Com informações da New Scientist - 27/03/2015

[Imagem: Festo/Divulgação]

Comportamento cooperativo

Para o padrão das formigas, elas são gigantescas: do tamanho de uma mão humana.

Mas, para formigas biônicas, elas têm o tamanho certo para permitir a inserção de toda a tecnologia, nas dimensões atualmente disponíveis, necessária para fazê-las trabalhar como formigas de verdade.

Desenvolvidas pela empresa de engenharia alemã Festo, estas formigas artificiais imitam o comportamento cooperativo dos insetos reais, tomando decisões individuais envolvendo um objetivo comum.

O trabalho em equipe permite que as formigas biônicas executem tarefas complexas que não seriam capazes de realizar individualmente, como mover um objeto grande e pesado demais para uma só delas.

Formigas biônicas trabalhando em conjunto para carregar um objeto que nenhuma delas conseguiria carregar sozinha. [Imagem: Festo/Divulgação]

Piezoelétrico

Uma câmera estéreo na cabeça de cada formiga, fazendo as vezes de olhos, ajuda a determinar a sua localização e identificar objetos, que podem então ser agarrados com suas suas mandíbulas, pinças acionadas por materiais piezoelétricos.

Um sensor idêntico ao de um mouse óptico, instalado na barriga das formigas, auxilia no movimento e posicionamento. A comunicação entre os insetos, para que seja possível o comportamento coordenado, é feita por uma rede sem fios.

O corpo dos robôs é de plástico, feito em uma impressora 3D, com os circuitos eletrônicos sobrepostos. As patas também são movidas por atuadores piezoelétricos, que dão rapidez e precisão aos movimentos e usam pouca energia.

Quando as baterias recarregáveis dos insetos começam a se esgotar, elas se dirigem automaticamente para uma "cerca" em volta do tablado onde operam: cada antena se conecta a um dos fios da cerca, fazendo fluir a energia que recarrega as baterias.

A cabeça da formiga eletrônica, sem o "capacete", para mostrar seus circuitos eletrônicos. [Imagem: Festo/Divulgação]

Agentes inteligentes

O objetivo do projeto, segundo a empresa, é a criação de agentes inteligentes que possam trabalhar de forma eficiente nas fábricas do futuro, adaptando-se a diferentes necessidades de produção.

A empresa desenvolveu também um enxame de forma de borboletas. Embora borboletas não atuem em conjunto na natureza, o comportamento cooperativo das borboletas biônicas poderia ser usado para monitorar o ambiente.

A ideia não é trocar operários por formigas e borboletas biônicas. Mas os robôs representam uma ótima bancada de testes para os softwares que serão responsáveis por fazer com que as diversas máquinas da fábrica trabalhem de forma coordenada e cooperativa.

LEC: um LED que pode ser tecido

Por Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/03/2015

Protótipo da célula emissora de luz, ou LEC. [Imagem: Huisheng Peng]

Tecidos eletrônicos

Os e-tecidos, ou tecidos eletrônicos, prometem coisas como computadores de vestir e roupas capazes de carregar celulares e outros aparelhos portáteis.

Mas já há quem pense em telas incorporadas na própria roupa, o que tem levado ao desenvolvimento de LEDs na forma de fibras flexíveis.

A maior esperança, contudo, veio com os OLEDs, os LEDs feitos de compostos orgânicos, mas ninguém até agora conseguiu fazê-los funcionar a contento sobre fibras que possam ser usadas para tecer roupas.

LEC

Zhitao Zhang, da Universidade de Fudan, na China, criou então um novo componente, que já nasce projetado para ser tecido.

Zhang batizou o novo componente de LEC - Light Emitting electrochemical Cell, ou célula eletroquímica emissora de luz.

Cada LEC é formada por um fio muito fino recoberto com nanopartículas de óxido de zinco e, a seguir, por camadas de um polímero eletroluminescente e uma camada transparente de nanotubos de carbono.

O protótipo emite apenas nas cores azul e amarelo, mas a equipe afirma que será simples chegar ao verde e ao vermelho que viabilizariam a fabricação de telas tecidas - ou telas em tecidos.

Desafio maior será aumentar a vida útil das células emissoras de luz, porque os primeiros protótipos perdem o brilho com o uso.

Bibliografia:

A colour-tunable, weavable fibre-shaped polymer light-emitting electrochemical cell
Zhitao Zhang, Kunping Guo, Yiming Li, Xueyi Li, Guozhen Guan, Houpu Li, Yongfeng Luo, Fangyuan Zhao, Qi Zhang, Bin Wei, Qibing Pei, Huisheng Peng
Nature
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2015.37

Brasil constrói segunda maior câmera astronômica do mundo

Por Inovação Tecnológica

Com informações da Agência Fapesp - 23/03/2015

Projeto conceitual da JPCam. [Imagem: Fernando Santoro/J-PAS]

Câmeras astronômicas

Nos próximos meses, o Observatório Astronômico de Javalambre (OAJ), na região de Aragão, na Espanha, iniciará um mapeamento do Universo observável a partir do hemisfério Norte durante quatro anos, com o objetivo de produzir um mapa tridimensional com centenas de milhões de galáxias, compreendendo um quinto de todo o céu do planeta.

Para isso, serão utilizados dois telescópios com grande campo de visão, sendo um menor - com espelho de 80 centímetros de diâmetro e uma câmera de 85 megapixels (milhões de pixels) acoplada - e um telescópio principal, com espelho de 2,5 metros de diâmetro, equipado com uma câmera de 1,2 gigapixel (bilhão de pixels), com capacidade de produzir imagens em 59 cores de cada estrela, galáxia, quasar, supernova e objeto do sistema solar observado.

Batizada de JPCam, a câmera óptica de 1,2 gigapixel será a segunda maior no mundo para uso em astronomia.

E uma grande equipe de pesquisadores brasileiros está diretamente envolvida no projeto e construção da JPCam.

Subsistema contendo os sensores CCD de captura das imagens. [Imagem: e2v]

JPCam

Tanto a JPCam como a câmera de 85 megapixels estão sendo construídas com a participação de pesquisadores brasileiros no âmbito do projeto "O Universo em 3D: astrofísica com grandes levantamentos de galáxias", apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

O observatório e os telescópios foram financiados pelo governo da Espanha, e o Brasil se responsabilizou pela construção das câmeras.

Os pesquisadores brasileiros são responsáveis pela parte mecânica da câmera, incluindo um dispositivo que controlará a entrada de luz e as bandejas de filtros de imagem de 14 detectores. O subsistema óptico do instrumento será construído por uma empresa inglesa contratada pela colaboração astronômica, que tem a participação de universidades e instituições de pesquisa do Brasil e da Espanha.

"A JPCam possibilitará produzir imagens em 59 cores de quase cada pixel do céu observado, o que é algo absolutamente novo", explica Laerte Sodré Júnior, professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) e coordenador do projeto.

"Existem instrumentos astronômicos que fazem isso, mas em uma região minúscula do céu e não com a quantidade de filtros de imagem que a JPCam terá. Com isso, será possível abrir uma nova janela na Astronomia", disse Sodré.

Sistema para inserção dos filtros sobre os sensores, para captura de diversos comprimentos de onda. [Imagem: K.Taylor et al. (2013)]

Cerro Tololo

Outro grupo de pesquisadores do IAG-USP, em colaboração com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), o Observatório Nacional (ON) e o Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), está desenvolvendo outra câmera de 85 megapixels que será acoplada a um novo telescópio, com espelho de 87 centímetros de diâmetro, que está sendo instalado no Observatório Internacional de Cerro Tololo, no Chile.

O telescópio de Cerro Tololo mapeará durante três a quatro anos o Universo observável no hemisfério Sul e completará as observações realizadas pelo telescópio menor do Observatório Astronômico de Javalambre.

Com isso, será possível observar mais um sétimo de todo o céu, cobrindo toda a região visível do espectro eletromagnético.

Maiores câmeras de telescópios

A maior câmera astronômica em operação tem 1,4 gigapixel e está instalada no telescópio Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), da Universidade do Havaí.

Há uma câmera ainda maior em construção, com capacidade de 3,2 gigapixels, que será utilizada no LSST (Large Synoptic Survey Telescope), mas com previsão para entrar em operação em 2022, no Chile.

Objetos emergem do líquido em impressão 3D futurística

Por Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/03/2015

Note o braço da impressora, que vai se erguendo e "tirando" o objeto já formado do tanque de matéria-prima - este objeto complexo foi fabricado em 6,5 minutos. [Imagem: Carbon3D]

Impressão 3D sem camadas

A impressão 3D mostrou-se tão promissora que, chamada em seu berço de "prototipagem rápida", cresceu velozmente para "manufatura aditiva".

Agora a tecnologia deu o passo que não parecia faltar.

A equipe do professor Joseph DeSimone, da Universidade da Carolina do Norte, apresentou seu protótipo de um novo sistema de impressão 3D super rápido, no qual o objeto emerge aos poucos, pronto e sem gradações, de dentro de um líquido.

Em lugar de um bico depositando camadas sucessivas de material, de baixo para cima, a nova impressora é formada por um tanque com a matéria-prima, em estado líquido, e uma plataforma que vai se elevando lentamente, com o objeto ficando pronto de cima para baixo, emergindo conforme o líquido se solidifica com grande precisão.

Além da rapidez e precisão muito maiores, a nova técnica elimina a fraqueza estrutural dos objetos impressos porque não há camadas sobrepostas, uma vez que o líquido vai-se solidificando continuamente.

Produção contínua em meio líquido

A nova técnica foi batizada de CLIP, sigla para Continuous Liquid Interface Production - produção contínua em interface líquida.

O material usado para construir os objetos 3D é uma espécie de resina que endurece quando atingida por luz ultravioleta - um processo chamado fotopolimerização.

A grande inovação da equipe foi criar um mecanismo que controla o processo de fotopolimerização para que o objeto possa ser construído sem que o tanque de resina inteiro endureça. Para isso eles usam oxigênio, que inibe o processo de endurecimento.

A parte inferior do tanque contém uma membrana transparente e permeável ao oxigênio, parecida com uma lente de contato, só que muito maior. O programa da impressora vai projetando as imagens do objeto sobre a membrana, em sequência contínua e suave, virtualmente sem gradações, evitando a formação das camadas típicas das impressoras 3D atuais.

Ao mesmo tempo, o programa controla o fluxo de oxigênio através da membrana, criando uma "zona morta", uma fina camada de resina não curada entre a membrana e o objeto que se forma.

A imagem do objeto é projetada por baixo do tanque. [Imagem: Carbon3D]

Calçados e peças automotivas

Segundo a equipe, a técnica funciona com vários materiais: "Nós podemos usar toda a família de polímeros para atender as exigências de aplicações altamente específicas. Os elastômeros, por exemplo, atendem a uma ampla gama de necessidades, da elevada elasticidade necessária para calçados para atletas até a força e a resistência à temperatura necessária para peças automotivas".

Dependendo do material, a técnica CLIP pode ser de 25 a 100 vezes mais rápida do que uma impressora 3D tradicional.

A equipe fundou sua empresa, a Carbon3D, e já conseguiu cerca de US$40 milhões em capital de risco de investidores para colocar sua impressora no mercado.

Bibliografia:

Continuous liquid interface production of 3D objects
John R. Tumbleston, David Shirvanyants, Nikita Ermoshkin, Rima Janusziewicz, Ashley R. Johnson, David Kelly, Kai Chen, Robert Pinschmidt, Jason P. Rolland, Alexander Ermoshkin, Edward T. Samulski, Joseph M. DeSimone
Science
Vol.: Published Online
DOI: 10.1126/science.aaa2397

Brasileira descobre material "além da nossa imaginação"

Por Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/03/2015

[Imagem: W. Beugeling et al. - 10.1038/ncomms7316]

Cálice sagrado dos materiais

Uma pesquisadora brasileira, atualmente professora da Universidade de Utrecht, na Holanda, está por trás daquela que pode ser uma das maiores descobertas recentes no campo da ciência dos materiais.

Cristiane Morais Smith e seus colegas projetaram um material que combina as propriedades eletrônicas excepcionais do grafeno com as exatas capacidades que faltam ao grafeno em temperatura ambiente e que poderiam permitir seu uso em uma nova geração de equipamentos eletrônicos.

"Se conseguirmos sintetizar esse 'cálice sagrado' dos materiais e ele apresentar as propriedades calculadas teoricamente, vai-se abrir um novo campo de pesquisas e aplicações muito além da nossa imaginação," disse Cristiane.

Melhor que grafeno

O grafeno, que já dispensa apresentações, é uma forma de carbono na qual os átomos são conectados em uma estrutura parecida com favos de mel.

Esse novo "cálice sagrado" dos materiais tem a mesma estrutura, mas é formado por nanocristais de mercúrio e telúrio - tecnicamente ele é um telurato de mercúrio.

Os cálculos da equipe mostram que esse material tem as propriedades eletrônicas do grafeno, mas é um semicondutor a temperatura ambiente, o que permite que ele seja usado como um transístor - justamente a grande dificuldade para que a tecnologia atual usufrua dos muitos benefícios do grafeno.

Mais do que isso, o novo material preenche todos os requisitos necessários para a spintrônica, que une processamento e memória no mesmo componente, porque ele apresenta o efeito chamado "Hall de spin" a temperatura ambiente. Esse efeito está sendo usado, em temperaturas ainda muito baixas, tanto em spintrônica, quanto em computação quântica. O grafeno não apresenta o efeito Hall de spin nem mesmo em temperaturas criogênicas.

A expectativa da equipe é que os experimentalistas agora consigam seguir sua receita e sintetizar o novo telurato de mercúrio para que suas propriedades possam ser aferidas na prática.

Bibliografia:

Topological states in multi-orbital ?HgTe honeycomb lattices
W. Beugeling, E. Kalesaki, C. Delerue, Y.-M. Niquet, D. Vanmaekelbergh, C. Morais Smith
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 6316
DOI: 10.1038/ncomms7316